CN109842394B - 振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体,能够在配置到封装体中之前对振动元件的谐振频率进行调整,并且能够实现制造成本的降低。振动器件具有:基座;电路元件,其安装于所述基座;以及振动元件,其安装于所述电路元件且位于所述电路元件的有源面侧,所述电路元件具有频率调整用端子,该频率调整用端子用于调整所述振动元件的频率,在俯视观察所述有源面时,该频率调整用端子配置在所述有源面的不与所述振动元件重叠的区域。

Description

振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体。
背景技术
专利文献1所记载的振动器件具有封装体以及收纳在封装体中的振动元件和IC芯片。并且,在将振动元件和IC芯片配置在封装体中的状态下,向振动元件照射离子束,进行振动元件的频率调整。
专利文献1:日本特开2006-303919号公报
但是,在专利文献1所记载的振动器件中,振动元件和IC芯片分别独立地配置在封装体中,它们经由封装体的配线来电连接。因此,只能在将振动元件和IC芯片配置在封装体中的状态下进行振动元件的频率调整。因此,假设在振动元件的谐振频率处于标准之外的情况下,IC芯片和封装体都被浪费,会导致制造成本增加。
发明内容
本发明的目的在于,提供能够在配置到封装体中之前对振动元件的谐振频率进行调整的、能够实现制造成本的降低的振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的,能够作为以下的应用例来实现。
本应用例的振动器件的特征在于,该振动器件具有:
基座;
电路元件,其安装于所述基座;以及
振动元件,其安装于所述电路元件,且位于所述电路元件的有源面侧,
所述电路元件具有频率调整用端子,该频率调整用端子用于所述振动元件的频率调整,在俯视观察所述有源面时,该频率调整用端子配置在所述有源面的不与所述振动元件重叠的区域。
由此,能够借助频率调整用端子对振动元件的振荡频率进行监测,因此能够在收纳到封装体中之前对振动元件的频率进行调整。因此,即使在假设振动元件的频率处于标准之外的情况下,也至少不会浪费封装体,因此能够实现制造成本的降低。
在本应用例的振动器件中,优选为,在所述俯视观察时,所述频率调整用端子位于所述振动元件的外侧。
由此,容易使探针与频率调整用端子接触。
在本应用例的振动器件中,优选为,该振动器件具有中继基板,该中继基板位于所述电路元件与所述振动元件之间,
所述振动元件隔着所述中继基板而安装于所述电路元件。
由此,应力不容易传递到振动元件,能够发挥出优异的振动特性。
在本应用例的振动器件中,优选为,所述中继基板具有:
第1部分,其安装于所述基座;
第2部分;
第1梁部,其在第1轴上将所述第1部分与所述第2部分连接起来;
第3部分;以及
第2梁部,其在与所述第1轴交叉的第2轴上将所述第2部分与所述第3部分连接起来,
所述振动元件安装于所述第3部分。
由此,应力更不容易传递到振动元件。
在本应用例的振动器件中,优选为,该振动器件具有盖体,该盖体与所述基座接合成:在该盖体与所述基座之间收纳所述振动元件和所述电路元件。
由此,能够保护振动元件和电路元件远离水分、灰尘、冲击等。
本应用例的振动器件的制造方法的特征在于,具有如下的工序:
准备在有源面上配置有用于振动元件的频率调整的频率调整用端子的电路元件,将所述振动元件以在俯视观察所述有源面时不与所述频率调整用端子重叠的方式配置到所述有源面上的工序;以及
对所述振动元件所具有的激励电极进行加工来调整所述振动元件的频率的工序。
这样,通过在收纳到封装体中之前对振动元件的频率进行调整,即使在假设振动元件的频率处于标准之外的情况下,也至少不会浪费封装体,因此能够降低制造成本。
在本应用例的振动器件的制造方法中,优选为,在将所述振动元件配置到所述电路元件的工序之前,具有如下的工序:
准备形成有所述振动元件的基板的工序;
对所述激励电极进行加工来调整所述振动元件的频率的工序;以及
使所述振动元件从所述基板脱离的工序。
由此,能够在配置到电路元件之前对振动元件的频率进行粗调,在配置到电路元件之后对振动元件的频率进行微调。因此,能够减少在配置于电路元件的状态下的激励电极的加工量,能够减少对电路元件的损伤。
在本应用例的振动器件的制造方法中,优选为,所述振动元件具有:振动基板;第1激励电极,其配置在所述振动基板的一个主面上;以及第2激励电极,其配置在所述振动基板的另一个主面上;
在以配置于所述基板的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序中,对所述第1激励电极进行加工,
在以配置于所述电路元件的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序中,对所述第2激励电极进行加工。
由此,能够减小第1、第2激励电极的质量差。
在本应用例的振动器件的制造方法中,优选为,在将所述振动元件配置到所述电路元件的工序中,准备中继基板,隔着所述中继基板将所述振动元件配置到所述电路元件。
由此,应力不容易传递到振动元件,可得到具有优异的振动特性的振动器件。
本应用例的振动器件的制造方法中,优选为,在以配置于所述电路元件的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序之后,具有如下的工序:
将所述电路元件配置到基座上的工序;以及
将盖体与所述基座接合成在该盖体与所述基座之间收纳所述电路元件和所述振动元件的工序。
由此,能够保护振动元件和电路元件远离水分、灰尘、冲击等。
本应用例的电子设备的特征在于,具有上述应用例的振动器件。
由此,能够起到上述应用例的振动器件的效果,可得到可靠性较高的电子设备。
本应用例的移动体的特征在于,具有上述应用例的振动器件。
由此,能够起到上述应用例的振动器件的效果,可得到可靠性较高的移动体。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的振动器件的剖视图。
图2是示出图1的振动器件的俯视图。
图3是示出中继基板的俯视图。
图4是示出中继基板的仰视图。
图5是示出振动元件的俯视图。
图6是示出振动元件的仰视图。
图7是对石英的切割角进行说明的图。
图8是示出中继基板与振动元件的晶轴之间的关系的立体图。
图9是示出电路元件的仰视图。
图10是示出图1所示的振动器件的制造工序的流程图。
图11是用于说明振动器件的制造方法的平面图。
图12是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。
图13是用于说明振动器件的制造方法的侧视图。
图14是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。
图15是示出在振动器件的制造中使用的夹具的立体图。
图16是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。
图17是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。
图18是示出本发明的第2实施方式的振动器件的剖视图。
图19是示出本发明的第3实施方式的电子设备的立体图。
图20是示出本发明的第4实施方式的电子设备的立体图。
图21是示出本发明的第5实施方式的电子设备的立体图。
图22是示出本发明的第6实施方式的移动体的立体图。
标号说明
1:振动器件;10:层叠体;2:振动元件;20:晶片;21:振动基板;22:电极;221、222:激励电极;223、224:端子;225、226:配线;3:中继基板;31:基板;32:支承部;321、322、323、324:缘部;33:第1摆动部;331、332、333、334:缘部;34:第2摆动部;341、342、343、344:缘部;35、36:梁部;38:配线;381、382:端子;39:配线;391、392:端子;4:电路元件;40:有源面;41、42、43:端子;5:封装体;51:基座;511:凹部;511a:第1凹部;511b:第2凹部;52:盖;53:内部端子;54:外部端子;9:夹具;91:探针;92:开口部;1100:个人计算机;1102:键盘;1104:主体部;1106:显示单元;1108:显示部;1200:移动电话;1202:操作按钮;1204:听筒;1206:话筒;1208:显示部;1300:数字照相机;1302:外壳;1304:受光单元;1306:快门按钮;1308:存储器;1310:显示部;1500:汽车;B1、B2、B3:连接凸块;IB:离子束;L1:第1轴;L2:第2轴;M:掩模;O:中心;S:收纳空间;S1:晶片准备工序;S2:第1频率调整工序;S3:脱离工序;S4:振动元件配置工序;S5:第2频率调整工序;S6:电路元件配置工序;S7:盖接合工序;θ:角度。
具体实施方式
以下,根据附图所示的实施方式对本发明的振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体进行详细说明。
<第1实施方式>
图1是示出本发明的第1实施方式的振动器件的剖视图。图2是示出图1的振动器件的俯视图。图3是示出中继基板的俯视图。图4是示出中继基板的仰视图。图5是示出振动元件的俯视图。图6是示出振动元件的仰视图。图7是对石英的切割角进行说明的图。图8是示出中继基板与振动元件的晶轴之间的关系的立体图。图9是示出电路元件的仰视图。图10是示出图1所示的振动器件的制造工序的流程图。图11是用于说明振动器件的制造方法的平面图。图12是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。图13是用于说明振动器件的制造方法的侧视图。图14是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。图15是示出在振动器件的制造中使用的夹具的立体图。图16是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。图17是用于说明振动器件的制造方法的剖视图。另外,以下,为了方便说明,也将图1中的上侧称为“上”,将下侧称为“下”。并且,将石英的晶轴设为X轴(电轴)、Y轴(机械轴)和Z轴(光轴)来进行说明。
如图1和图2所示,振动器件1具有振动元件2、中继基板3、电路元件4以及收纳这些部件的封装体5。在封装体5内,中继基板3位于电路元件4的下方,振动元件2位于中继基板3的下方,电路元件4、中继基板3和振动元件2在封装体5的厚度方向上重叠配置。这样,通过将电路元件4、中继基板3和振动元件2重叠配置,能够抑制振动器件1的平面扩展,能够实现振动器件1的小型化。并且,振动元件2安装在中继基板3上,中继基板3安装在电路元件4上,电路元件4安装在封装体5上。这样,通过使电路元件4和中继基板3介于封装体5与振动元件2之间,例如,由于封装体5的热挠曲等而产生的变形(应力)不容易传递到振动元件2,能够抑制振动元件2的振动特性降低。以下,对振动器件1的各部分依次进行详细说明。
[封装体]
如图1所示,封装体5在内侧具有收纳空间S,在该收纳空间S中收纳有振动元件2、中继基板3以及电路元件4。因此,能够通过封装体5来适当保护振动元件2、中继基板3以及电路元件4远离冲击、灰尘、热、湿气(水分)等。这样的封装体5具有:基座51,其安装振动元件2、中继基板3和电路元件4;以及盖52,其与基座51的上表面接合,使得在该盖52与基座51之间形成收纳空间S。
基座51是具有在其上表面开口的凹部511的腔状。并且,凹部511具有:第1凹部511a,其在基座51的上表面开口;以及第2凹部511b,其在第1凹部511a的底面开口。另一方面,盖52是板状,以封闭凹部511的开口的方式与基座51的上表面接合。这样,通过用盖52将凹部511的开口封闭而形成收纳空间S,在该收纳空间S中收纳有振动元件2、中继基板3以及电路元件4。收纳空间S被气密密封,处于减压状态(优选更接近真空的状态)。由此,能够稳定地驱动振动元件2。但是,收纳空间S的气氛没有特别限定,例如,也可以是大气压。
基座51的构成材料没有特别限定,例如,可以使用氧化铝等各种陶瓷。在该情况下,可以通过烧制陶瓷片(生片)的层叠体来制造基座51。另一方面,盖52的构成材料没有特别限定,可以是线性膨胀系数与基座51的构成材料近似的部件。例如,在基座51的构成材料是上述陶瓷的情况下,优选可伐合金等合金。
并且,基座51具有:多个内部端子53,它们配置在第1凹部511a的底面;以及多个外部端子54,它们配置在基座51的底面。多个内部端子53分别经由形成在基座51的内部的未图示的内部配线而与规定的外部端子54电连接。并且,多个内部端子53经由导电性的连接凸块B1与电路元件4电连接。
[电路元件]
电路元件4例如是在硅基板上形成有各种电路要素的半导体电路基板,如图1所示,以有源面40朝向下侧的方式配置在封装体5内。并且,电路元件4借助导电性的连接凸块B1被固定在封装体5的第1凹部511a的上表面上。并且,电路元件4具有配置于有源面40的多个端子41、42,其中,多个端子41分别经由连接凸块B1与规定的内部端子53电连接。在这样的电路元件4中例如包含使振动元件2振荡的振荡电路。
另外,作为连接凸块B1,只要具有导电性和接合性,则没有限定,但例如优选使用金凸块、银凸块、铜凸块等各种金属凸块。由此,防止气体从连接凸块B1排出,能够有效地抑制收纳空间S内的环境变化(特别是压力的上升)。
[中继基板]
如图1所示,中继基板3介于电路元件4与振动元件2之间。这样的中继基板3主要具有使因封装体5或电路元件4的变形而产生的应力不容易传递到振动元件2的功能。
如图3和图4所示,中继基板3具有基板31和配置于基板31的一对配线38、39。基板31为平衡架形状。具体而言,基板31具有:框状的支承部32,其固定于电路元件4;框状的第1摆动部33,其位于支承部32的内侧;第2摆动部34,其位于第1摆动部33的内侧,固定有振动元件2;一对梁部35,其将支承部32和第1摆动部33连接起来;以及一对梁部36,其将第1摆动部33和第2摆动部34连接起来。
支承部32为矩形的框状,具有4个缘部321、322、323、324。并且,支承部32在互相对置的(相对于中心O位于相反侧)缘部321、322的延伸方向的中央部分别借助两个连接凸块B2被固定在电路元件4的有源面40上。这样,通过将支承部32的两侧固定于电路元件4,能够使中继基板3的姿势保持稳定,抑制中继基板3的不需要的移位、振动等。但是,作为连接凸块B2的数量或配置,没有特别地限定,例如,也可以配置在支承部32的各角部。
另外,作为连接凸块B2,只要具有导电性和接合性,则没有特别限定,但例如优选使用金凸块、银凸块、铜凸块等各种金属凸块。由此,防止气体从连接凸块B2排出,能够有效地抑制收纳空间S内的环境变化(特别是压力的上升)。
并且,位于支承部32的内侧的第1摆动部33为矩形的框状,具有4个缘部331、332、333、334。并且,位于第1摆动部33的内侧的第2摆动部34为矩形的板状,具有4个缘部341、342、343、344。并且,在第2摆动部34的下表面借助具有导电性的连接凸块B3固定有振动元件2。
并且,一对梁部35位于第1摆动部33的两侧,以双臂支承第1摆动部33的方式将第1摆动部33与支承部32连接起来。具体而言,一个梁部35将缘部323、333的延伸方向的中央部彼此连接,另一个梁部35将缘部324、334的延伸方向的中央部彼此连接。因此,第1摆动部33能够相对于支承部32绕由一对梁部35形成的第1轴L1(连接一对梁部35的线段)进行摆动。
并且,一对梁部36位于第2摆动部34的两侧,以双臂支承第2摆动部34的方式将第2摆动部34与第1摆动部33连接起来。具体而言,一个梁部36将缘部331、341的延伸方向的中央部彼此连接,另一个梁部36将缘部332、342的延伸方向的中央部彼此连接起来。因此,第2摆动部34能够相对于第1摆动部33绕由一对梁部36形成并与第1轴L1交叉的第2轴L2(连接一对梁部36的线段)进行摆动。
根据这种结构的基板31,能够使应力从固定于电路元件4的支承部32传递到固定有振动元件2的第2摆动部34的传递路径蜿蜒,因此能够尽可能地确保所述传递路径较长。因此,因封装体5或电路元件4的变形而产生的应力在从支承部32到第2摆动部34的期间被有效地吸收/减弱,能够有效地抑制应力传递到第2摆动部34上的振动元件2。因此,不容易引起振动元件2的驱动特性的变化(特别是谐振频率的变动),振动元件2能够发挥出优异的振动特性。
特别是在本实施方式中,在俯视观察中继基板3时,第1轴L1与第2轴L2垂直,进而,第1轴L1与第2轴L2之间的交点与基板31的中心O一致。由此,第1摆动部33被支承部32均衡地支承,第2摆动部34被第1摆动部33均衡地支承。其结果是,能够有效地抑制固定于第2摆动部34的振动元件2发生摆动。
这样的基板31是通过蚀刻(特别是湿蚀刻)使石英基板图案化而形成的。在本实施方式中,基板31由Z切割石英基板形成,基板31的两个主面的法线与作为石英的晶轴的Z轴(光轴)一致。由于Z轴(光轴)比作为石英的其他晶轴的X轴(电轴)和Y轴(机械轴)优先进行蚀刻,所以通过由Z切割石英基板形成基板31,能够缩短蚀刻时间。并且,蚀刻面(通过蚀刻形成的侧面)更加陡峭,因此还能够以优异的尺寸精度形成中继基板3。
另外,作为基板31,没有特别地限定,也可以由Z切割石英基板以外的石英基板例如X切割石英基板、Y切割石英基板、AT切割石英基板、BT切割石英基板、SC切割石英基板、ST切割石英基板等形成基板31。并且,作为基板31,并不限定于由石英基板形成,例如,也可以由石英以外的压电基板、硅基板、树脂基板、金属基板、陶瓷基板等形成。
配线38在支承部32与第2摆动部34之间进行布线,其一端部是位于支承部32的端子381,另一端部是位于第2摆动部34的端子382。同样,配线39在支承部32与第2摆动部34之间进行布线,其一端部是位于支承部32的端子391,另一端部是位于第2摆动部34的端子392。并且,端子381、391分别经由连接凸块B2与电路元件4的端子42电连接,端子382、392分别经由导电性的连接凸块B3与振动元件2电连接。这样,由于中继基板3具有配线38、39,所以容易将振动元件2与电路元件4电连接。
以上,对中继基板3进行了说明,但作为中继基板3的结构,并不限定于上述结构。例如,基板31也可以构成为省略第1摆动部33和梁部35,使第2摆动部34经由梁部36与支承部32连接。并且,基板31也可以是单板状,而不是平衡架形状。并且,支承部32和第1摆动部33分别呈环状,但其周向的一部分也可以缺损。并且,第1、第2轴L1、L2也可以不垂直(即,也可以以90°以外的角度交叉),第1、第2轴L1、L2的交点也可以不与基板31的中心O一致。并且,可以省略一对梁部35中的一方,也可以省略一对梁部36中的一方。并且,在本实施方式中,第1摆动部33能够相对于支承部32进行摆动,第2摆动部34能够相对于第1摆动部33进行摆动,但并不限定于此,例如,可以使梁部35较硬而使第1摆动部33实际上无法相对于支承部32进行摆动,也可以使梁部36较硬而使第2摆动部34实际上无法相对于第1摆动部33进行摆动。
[振动元件]
如图5和图6所示,振动元件2具有振动基板21和配置于振动基板21的电极22。并且,振动基板21由压电材料构成,特别是在本实施方式中由石英构成。由此,可得到具有比其他压电材料更优异的频率温度特性的振动元件2。另外,作为压电材料,并不限于石英,例如,也可以是铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆钛酸铅(PZT)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镧镓(La3Ga5SiO14)、铌酸钾(KNbO3)、磷酸镓(GaPO4)、砷化镓(GaAs)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO、Zn2O3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbPO3)、铌酸钾钠((K,Na)NbO3)、铁酸铋(BiFeO3)、铌酸钠(NaNbO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)、钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3)等。
振动基板21具有厚度滑动振动模式,在本实施方式中,由AT切割石英基板形成。如图7所示,AT切割石英基板是沿着使XZ面绕X轴旋转了角度θ(=35°15’)后的平面而切出的“旋转Y切割石英基板”。由于AT切割石英基板具有三阶频率温度特性,所以通过由AT切割石英基板形成振动基板21,可得到具有优异的温度特性的振动元件2。另外,以下,将与角度θ对应地绕X轴旋转后的Y轴和Z轴设为Y’轴和Z’轴。即,振动基板21在Y’轴方向上具有厚度,在XZ’面方向上具有广度。
电极22具有:激励电极221,其配置在振动基板21的上表面(一个主面)上;以及激励电极222,其与激励电极221对置地配置在下表面(另一个主面)。并且,电极22具有:一对端子223、224,它们配置在振动基板21的上表面上;配线225,其将端子223和激励电极221电连接;以及配线226,其将端子224和激励电极222电连接。并且,通过在激励电极221与222之间施加驱动信号(交流电压),振动基板21发生厚度滑动振动。
这样的振动元件2借助具有导电性的一对连接凸块B3被固定在中继基板3的第2摆动部34上。并且,振动元件2的端子223与中继基板3的端子382经由一个连接凸块B3电连接,振动元件2的端子224与中继基板3的端子392经由另一个连接凸块B3电连接。因此,振动元件2经由中继基板3的配线38、39与电路元件4电连接。
以上,对振动元件2进行了说明,但振动元件2的结构并不限定于上述结构。例如,振动元件2可以是振动基板21的振动区域(被激励电极221、222夹住的区域)从其周围突出的台面型,相反地,也可以是振动区域从其周围凹进的倒台面型。并且,也可以实施对振动基板21的周围进行磨削的斜角加工、使上表面和下表面为凸曲面的凸面加工。并且,作为振动元件2,并不限于以厚度滑动振动模式进行振动,例如,可以是多个振动臂在面内方向上弯曲振动(tuning fork vibration:音叉振动)的振动元件2,也可以是多个振动臂在面外方向上弯曲振动(walk vibration:行走振动)的振动元件2。
如上述那样,中继基板3的基板31和振动元件2的振动基板21均由石英构成,但在振动器件1中,如图8所示,基板31的晶轴与振动基板21的晶轴互相错开。即,基板31的X轴在与振动基板21的X轴不同的方向上延伸,基板31的Y轴在与振动基板21的Y轴不同的方向上延伸,基板31的Z轴在与振动基板21的Z轴不同的方向上延伸。由此,例如,与振动基板21和基板31的晶轴一致的情况相比,能够使振动基板21和基板31的机械谐振点(谐振频率)分离。因此,能够抑制中继基板3发生意料之外的振动而导致与振动元件2的振动共振,能够有效地抑制振动元件2的振动特性因中继基板3的振动而降低。
特别是,在本实施方式中,基板31的X轴相对于振动基板21的X轴绕Y轴和Z轴这两个轴倾斜,基板31的Y轴相对于振动基板21的Y轴绕X轴和Z轴这两个轴倾斜,基板31的Z轴相对于振动基板21的Z轴绕X轴和Y轴这两个轴倾斜。即,基板31的晶轴与振动基板21的晶轴呈扭转的关系。因此,上述效果更显著,能够使振动基板21和基板31的机械谐振点(谐振频率)分离得更大。因此,能够更有效地抑制中继基板3产生意料之外的振动而导致与振动元件2的振动共振,能够更有效地抑制振动元件2的振动特性因中继基板3的振动而降低。
另外,基板31和振动基板21的晶轴的关系没有特别地限定,例如,如果基板31的X轴、Y轴和Z轴中的两个轴相对于振动基板21的对应的轴倾斜,则剩余的1个轴彼此也可以一致。并且,基板31的X轴、Y轴和Z轴也可以分别与振动基板21的X轴、Y轴和Z轴一致。
当再次对电路元件4进行说明时,如图9所示,电路元件4具有配置于有源面40的多个端子43。多个端子43分别作为用于调整振动元件2的频率的频率调整用端子来发挥功能。这样,通过在电路元件4上配置频率调整用的端子43,例如,在隔着中继基板3将振动元件2与电路元件4接合的状态下,能够使用端子43来驱动振动元件2(由于能够对振荡频率进行监测),因此能够在该状态下对振动元件2的频率进行调整。因此,能够在配置到封装体5之前调整完振动元件2的频率,即使在振动元件2的频率处于标准之外的情况下,也不会浪费封装体5。因此,根据振动器件1,能够实现制造成本的降低。
并且,在俯视观察电路元件4时,多个端子43配置在有源面40的不与振动元件2和中继基板3重叠的区域。由此,在对振动元件2的频率进行调整时,容易将探针从有源面40侧压靠在端子43上。因此,能够容易地进行振动元件2的谐振频率的调整。另外,在俯视观察电路元件4时,由于振动元件2内包在中继基板3中,所以可以说多个端子43配置在有源面40的不与中继基板3重叠的区域。特别是在俯视时,多个端子43位于中继基板3(振动元件2)的外侧。因此,更容易将探针压靠在端子43上。另外,在本实施方式中,4个端子43配置在有源面40的各角部,但端子43的数量或配置没有特别地限定。
以上,对本实施方式的振动器件1进行了说明。这样的振动器件1如上述那样具有:基座51;电路元件4,其安装在基座51上;以及振动元件2,其位于电路元件4的有源面40侧,安装在电路元件4上。并且,电路元件4具有用于调整振动元件2的频率的端子43(频率调整用端子),在俯视观察有源面40时,该端子43配置在有源面40的不与振动元件2重叠的区域。根据这样的结构,由于能够借助端子43对振动元件2的振荡频率进行监测,所以能够在将振动元件2收纳于封装体5之前对振动元件2的频率进行调整。因此,即使在假设振动元件2的频率处于标准之外的情况下,至少也不会浪费封装体5。因此,根据振动器件1,能够实现制造成本的降低。并且,由于具有端子43,所以在振动元件2的频率调整时也可以不使用端子41。因此,能够抑制端子41被污染,良好地保持端子41与内部端子53的电连接。
并且,如上述那样,端子43在俯视时位于振动元件2的外侧。由此,在对振动元件2的频率进行调整时,容易使探针与端子43接触。
并且,如上述那样,振动器件1具有位于电路元件4与振动元件2之间的中继基板3。并且,振动元件2隔着中继基板3安装在电路元件4上。由此,例如,因封装体5或电路元件4的变形而产生的应力不容易传递到振动元件2。因此,振动元件2能够发挥出优异的振动特性。
并且,如上述那样,中继基板3具有:支承部32(第1部分),其安装于电路元件4;第1摆动部33(第2部分);梁部35(第1梁部),其在第1轴L1上将支承部32和第1摆动部33连接起来;第2摆动部34(第3部分);以及梁部36(第2梁部),其在与第1轴L1交叉的第2轴L2上将第1摆动部33和第2摆动部34连接起来。并且,振动元件2被第2摆动部34支承。由此,能够有效地增加应力从支承部32传递到第2摆动部34的传递距离,因封装体5或电路元件4的变形而产生的应力更不容易传递到振动元件2。
并且,如上述那样,振动器件1具有盖52(盖体),该盖52与基座51接合成:在该盖52与基座51之间收纳振动元件2、中继基板3和电路元件4。由此,能够保护振动元件2、中继基板3和电路元件4远离水分、灰尘、冲击等。
接着,对上述振动器件1的制造方法(振动元件2的频率调整方法)进行说明。如图10所示,振动器件1的制造方法具有如下的工序:晶片准备工序S1,准备形成有振动元件2的晶片20;第1频率调整工序S2,在晶片20的状态下对振动元件2的频率进行调整;脱离工序S3,使振动元件2从晶片20脱离;振动元件配置工序S4,隔着中继基板3将振动元件2配置到电路元件4;第2频率调整工序S5,对振动元件2的频率进行调整;电路元件配置工序S6,将电路元件4配置到基座51;以及盖接合工序S7,将盖52与基座51接合。以下,对该各工序依次进行说明。
[晶片准备工序S1]
首先,准备由AT切割石英板构成的薄板状的晶片20,通过蚀刻(干蚀刻、湿蚀刻等)使晶片20图案化,从而在晶片20内形成多个振动基板21。接着,在振动基板21的表面上形成金属膜,通过蚀刻(干蚀刻、湿蚀刻等)使金属膜图案化,从而在振动基板21上形成电极22。由此,如图11所示,得到形成有多个振动元件2的晶片20。另外,在晶片20的状态下,电极22从振动元件2引出至支承振动元件2的框架部分,使探针(电极引脚)与该部分接触,从而能够在晶片20上驱动振动元件2。
[第1频率调整工序S2]
接着,在晶片20上对各振动元件2的频率进行调整。具体而言,如图12所示,隔着掩模M向激励电极221照射离子束IB,通过将激励电极221的一部分去除(使膜厚变薄)而对振动元件2的频率进行调整。优选借助探针向振动元件2施加驱动信号,从而使振动元件2驱动,一边测量振动元件2的谐振频率一边进行离子束IB的照射。由此,容易将振动元件2的谐振频率调节为规定的值。另外,作为振动元件2的谐振频率的测量方法,没有特别地限定,但例如可以一边通过FFT分析仪来变更向振动元件2施加的驱动信号的频率,一边利用频率LDV(激光多普勒速度计)来测量振动元件2的振幅,从而能够测量振动元件2的谐振频率。
作为本工序的振动元件2的频率调整量,没有特别地限定,但例如在调整前的振动元件2的谐振频率与目标谐振频率之差为Δf[Hz]的情况下,优选0.25Δf以上且0.75Δf以下,更优选0.4Δf以上且0.6Δf以下,最优选0.5Δf。由此,在本工序中,能够对振动元件2的频率进行充分地调整。并且,防止本工序中的频率调整过度,在之后进行的第2频率调整工序S5中,能够更可靠地将振动元件2的频率调节为目标频率。
另外,在本实施方式中,向激励电极221照射离子束IB而将激励电极221的一部分去除,从而对振动元件2的频率进行调整,但并不限定于此,可以向激励电极222照射离子束IB而将激励电极222的一部分去除,从而对振动元件2的频率进行调整,也可以向激励电极221、222的双方照射离子束IB而分别将激励电极221、222的一部分去除,从而对振动元件2的频率进行调整。并且,在本实施方式中,一边测量振动元件2的谐振频率一边向激励电极221照射离子束IB,但并不限定于此,例如,也可以交替地反复进行测量振动元件2的谐振频率的工序和向激励电极221照射离子束IB的工序。
[脱离工序S3]
接着,将振动元件2从晶片20折下而使振动元件2从晶片20脱离。但是,作为使振动元件2从晶片20脱离的方法,没有特别地限定,例如,也可以是切下。
[振动元件配置工序S4]
接着,如图13所示,借助连接凸块B3将振动元件2固定到中继基板3,并且借助连接凸块B2将中继基板3固定到电路元件4。由此,可得到电路元件4、中继基板3和振动元件2的层叠体10。另外,振动元件2以激励电极221朝向电路元件4侧的方式固定于中继基板3。由此,在之后的第2频率调整工序S5中,由于能够向激励电极222照射离子束IB,所以能够通过第1、第2频率调整工序S2、S5均衡地对激励电极221、222进行加工。
[第2频率调整工序S5]
接着,在层叠体10的状态下对振动元件2的频率进行调整。另外,例如,在第1频率调整工序S2中未将振动元件2的频率最终调整到规定的值的原因如下:振动元件2的频率有时会因振动元件2固定到中继基板3而发生变化,通过进行本工序,能够高精度地对振动元件2的频率进行调整。
在本工序中,如图14所示,隔着掩模M向激励电极222照射离子束IB,将激励电极222的一部分去除(使膜厚变薄),从而对振动元件2的频率进行调整。并且,例如,在将层叠体10载置在图15所示的夹具9中的状态下进行本工序。夹具9具有探针91,当将层叠体10载置到夹具9中时,电路元件4的各端子43与探针91接触。并且,夹具9具有用于避免与中继基板3和振动元件2接触的开口部92。根据这样的夹具9,能够借助探针91向振动元件2施加驱动信号。另外,如上述那样,端子43配置在有源面40的不与振动元件2和中继基板3重叠的区域中,因此成为容易使探针91与端子43接触的构造。
优选借助探针91向振动元件2施加驱动信号,从而使振动元件2驱动,一边检测振动元件2的谐振频率一边进行离子束IB的照射。由此,容易将振动元件2的谐振频率调节为规定的值。另外,作为检测振动元件2的谐振频率的检测方法,没有特别地限定,例如,可以使用与上述第1频率调整工序S2相同的方法。
这里,由于在第1频率调整工序S2中将振动元件2的频率调整到某种程度,所以本工序中的频率调整量减小,相应地,离子束IB对电路元件4的侵蚀减少。因此,能够减少电路元件4的损伤,从而能够有效地抑制电路元件4的破损(故障)。特别是在本实施方式中,在电路元件4与振动元件2之间配置有中继基板3,中继基板3比振动元件2形成得大,并且在俯视观察时内包着振动元件2。因此,能够通过中继基板3来遮蔽离子束IB,能够进一步降低离子束IB对电路元件4的损伤。
并且,在第1频率调整工序S2中对激励电极221进行加工,在第2频率调整工序S5中对激励电极222进行加工。由此,能够均衡地对激励电极221、222进行加工,能够将激励电极221、222的质量差抑制为较小。因此,可得到能够被稳定驱动的振动元件2。特别是通过在第1频率调整工序S2中进行0.5Δf左右的频率调整,在第2频率调整工序中进行剩余的0.5Δf左右的频率调整,能够进一步将激励电极221、222的质量差抑制为较小。
另外,在本实施方式中,向激励电极222照射离子束IB而将激励电极222的一部分去除,从而对振动元件2的频率进行调整,但并不限定于此,也可以向激励电极221照射离子束IB而将激励电极221的一部分去除,从而对振动元件2的频率进行调整。在该情况下,在振动元件配置工序S4中,只要以激励电极222朝向电路元件4侧的方式将振动元件2固定于中继基板3即可。并且,在本实施方式中,一边测量振动元件2的谐振频率一边向激励电极222照射离子束IB,但并不限定于此,例如,也可以交替地反复进行测量振动元件2的谐振频率的工序和向激励电极222照射离子束IB的工序。
[电路元件配置工序S6]
接着,如图16所示,借助连接凸块B1将电路元件4固定到基座51。另外,如上述那样,隔着中继基板3将振动元件2固定到电路元件4,因此来自基座51或电路元件4的应力不容易施加到振动元件2上。因此,振动元件2的频率不容易因电路元件4固定到基座51上而发生变化(即使发生变化也是微量的),不需要在将电路元件4固定到基座51上之后进一步对振动元件2的频率进行调整。因此,能够在将振动元件2固定到基座51上之前调整完振动元件2的频率,即使在假设振动元件2的频率处于标准之外的情况下,也能够在层叠体10的阶段废弃层叠体10等,至少不会浪费基座51。因此,根据这样的制造方法,能够实现振动器件1的制造成本的降低。
[盖接合工序S7]
接着,如图17所示,将盖52与基座51接合。由此,形成收纳层叠体10的封装体5,得到振动器件1。
以上,对振动器件1的制造方法进行了说明。如上述那样,这样的振动器件1的制造方法具有如下的工序:振动元件配置工序S4,准备在有源面40上配置有用于调整振动元件2的频率的端子43(频率调整用端子)的电路元件4,将振动元件2以在俯视观察有源面40时不与端子43重叠的方式配置到有源面40;以及第2频率调整工序S5,对振动元件2所具有的激励电极222进行加工来调整振动元件2的频率。根据这样的方法,能够在将振动元件2固定到基座51上之前调整完振动元件2的频率,即使在假设振动元件2的频率处于标准之外的情况下,也能够在固定到基座51上之前丢弃振动元件2等,至少不会浪费基座51。因此,根据这样的制造方法,能够实现振动器件1的制造成本的降低。并且,由于具有端子43,所以在第2频率调整工序S5中也可以不使用端子41。因此,能够抑制端子41被污染,能够在电路元件配置工序S6中更可靠地以较低的电阻将端子41与内部端子53电连接。
并且,如上述那样,在将振动元件2配置到电路元件4的振动元件配置工序S4之前,振动器件1的制造方法具有如下的工序:晶片准备工序S1,准备形成有振动元件2的晶片20(基板);第1频率调整工序S2,对激励电极221进行加工来调整振动元件2的频率;以及脱离工序S3,使振动元件2从晶片20脱离。由此,第2频率调整工序S5中的频率调整量减少,相应地,离子束IB对中继基板3或电路元件4的侵蚀减少。因此,能够减少中继基板3或电路元件4在第2频率调整工序S5中受到的损伤,从而能够有效地抑制中继基板3或电路元件4的破损(故障)。
并且,如上述那样,振动元件2具有:振动基板21;激励电极221(第1激励电极),其配置在振动基板21的一个主面上;以及激励电极222(第2激励电极),其配置在另一个主面上。并且,在以配置于晶片20的状态对振动元件2的频率进行调整的第1频率调整工序S2中,对激励电极221进行加工,在以配置于电路元件4的状态对振动元件2的频率进行调整的第2频率调整工序S5中,对激励电极222进行加工。由此,能够均衡地对激励电极221、222进行加工,能够将激励电极221、222的质量差抑制为较小。因此,可得到能够被稳定驱动的振动元件2。
并且,如上述那样,在将振动元件2配置到电路元件4的振动元件配置工序S4中,准备中继基板3,隔着中继基板3将振动元件2配置到电路元件4。由此,因基座51或电路元件4的变形等而产生的应力不容易传递到振动元件2,可得到具有优异的振动特性的振动器件1。并且,能够抑制固定到基座51上之后的振动元件2的频率变化,可得到具有期望的频率的振动器件1。
并且,如上述那样,在以配置于电路元件4的状态对振动元件2的频率进行调整的第2频率调整工序S5之后,振动器件1的制造方法具有如下的工序:电路元件配置工序S6,将电路元件4配置到基座51上;以及盖接合工序S7,将盖52(盖体)与基座51接合,使得在该盖52与基座51之间收纳电路元件4、中继基板3和振动元件2。由此,能够保护电路元件4、中继基板3以及振动元件2远离水分、灰尘、冲击等。
<第2实施方式>
图18是示出本发明的第2实施方式的振动器件的剖视图。
本实施方式的振动器件除了省略中继基板3以外,基本与上述第1实施方式的振动器件同样。另外,在以下的说明中,对于第2实施方式的振动器件,以与上述第1实施方式不同的点为中心来进行说明,对同样的事项省略其说明。并且,在图18中,对与上述实施方式同样的结构赋予相同的标号。
如图18所示,在本实施方式的振动器件1中,从上述第1实施方式中省略中继基板3,振动元件2借助连接凸块B3被固定在电路元件4的有源面40上。并且,电极22经由连接凸块B3与端子42电连接。
<第3实施方式>
接着,对本发明的第3实施方式的电子设备进行说明。
图19是示出本发明的第3实施方式的电子设备的立体图。
图19所示的移动型(或笔记本型)的个人计算机1100应用了具有本发明的振动器件的电子设备。在该图中,个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104和具有显示部1108的显示单元1106构成,显示单元1106借助铰链构造部被安装成能够相对于主体部1104转动。在这样的个人计算机1100中例如内置有作为振荡器来使用的振动器件1。
这样的个人计算机1100(电子设备)具有振动器件1。因此,能够起到上述振动器件1的效果,能够发挥出较高的可靠性。
<第4实施方式>
接着,对本发明的第4实施方式的电子设备进行说明。
图20是示出本发明的第4实施方式的电子设备的立体图。
图20所示的移动电话1200(还包括PHS)应用了具有本发明的振动器件的电子设备。移动电话1200具有天线(未图示)、多个操作按钮1202、听筒1204和话筒1206,在操作按钮1202与听筒1204之间配置有显示部1208。在这样的移动电话1200中例如内置有作为振荡器来使用的振动器件1。
这样的移动电话1200(电子设备)具有振动器件1。因此,能够起到上述振动器件1的效果,能够发挥出较高的可靠性。
<第5实施方式>
接着,对本发明的第5实施方式的电子设备进行说明。
图21是示出本发明的第5实施方式的电子设备的立体图。
图21所示的数字照相机1300应用了具有本发明的振动器件的电子设备。构成为在外壳(主体)1302的背面设置有显示部1310,根据CCD的拍摄信号来进行显示,显示部1310作为将被摄体显示为电子图像的取景器来发挥功能。并且,在外壳1302的正面侧(图中里面侧)设置有包含光学镜头(摄像光学***)和CCD等的受光单元1304。并且,当拍摄者确认显示部1310中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时,该时间点的CCD的拍摄信号被转送/存储到存储器1308中。在这样的数字照相机1300中例如内置有作为振荡器来使用的振动器件1。
这样的数字照相机1300(电子设备)具有振动器件1。因此,能够起到上述振动器件1的效果,能够发挥出较高的可靠性。
另外,本发明的电子设备除了上述个人计算机、移动电话和数字照相机之外,例如,还可应用于智能手机、平板电脑终端、钟表(包括智能手表)、喷墨式排出装置(例如喷墨式打印机)、笔记本型个人计算机、电视、HMD(头戴式显示器)等可穿戴终端、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子笔记本(还包括带有通信功能)、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监控器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、移动体终端基站用设备、计量仪器类(例如,车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟装置、网络服务器等。
<第6实施方式>
接着,对本发明的第6实施方式的移动体进行说明。
图22是示出本发明的第6实施方式的移动体的立体图。
图22所示的汽车1500是应用了具有本发明的振动器件的移动体的汽车。在汽车1500中例如内置有作为振荡器来使用的振动器件1。振动器件1例如被广泛应用在无钥匙门禁、防盗锁止装置、汽车导航***、汽车空调、防抱死制动***(ABS)、安全气囊、胎压监测***(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、发动机控制、混合动力汽车和电动汽车的电池监测器、车体姿势控制***等电子控制单元(ECU:electronic control unit)。
这样的汽车1500(移动体)具有振动器件1。因此,能够起到上述振动器件1的效果,能够发挥出较高的可靠性。
另外,作为移动体,并不限定于汽车1500,例如,也可以应用于飞机、船舶、AGV(无人搬送车)、双足步行机器人、无人机之类的无人驾驶飞机等。
以上,根据图示的实施方式对本发明的振动器件、振动器件的制造方法、电子设备以及移动体进行了说明,但本发明并不限定于此,各部分的结构能够置换成具有同样功能的任意结构。并且,也可以在本发明上附加其他任意的构成物。并且,本发明也可以对所述各实施方式中的任意的两个以上的结构(特征)进行组合。
并且,在上述实施方式中,对将振动器件应用于振荡器的结构进行了说明,但并不限定于此,例如,也可以将振动器件应用于能够检测加速度、角速度等物理量的物理量传感器。在该情况下,采用具有驱动振动模式和根据接收的物理量而被激励的检测振动模式的元件来作为振动元件2,只要在电路元件4中形成用于以驱动振动模式驱动振动元件2的驱动电路和根据从振动元件2的检测振动模式获得的信号来检测物理量的检测电路即可。

Claims (10)

1.一种振动器件,其特征在于,该振动器件具有:
基座;
电路元件,其安装于所述基座;
中继基板,其经由连接凸块安装于所述电路元件的有源面,在俯视观察所述有源面时所述中继基板的外周边缘小于所述电路元件的外周边缘;以及
振动元件,其通过所述中继基板安装于所述电路元件,
所述电路元件具有频率调整用端子,该频率调整用端子用于所述振动元件的频率调整,在俯视观察所述有源面时,该频率调整用端子配置在所述有源面的不与所述中继基板重叠的区域。
2.根据权利要求1所述的振动器件,其中,
在所述俯视观察时,所述频率调整用端子位于所述中继基板的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的振动器件,其中,
所述中继基板具有:
第1部分,其安装于所述电路元件;
第2部分;
第1梁部,其在第1轴上将所述第1部分与所述第2部分连接起来;
第3部分;以及
第2梁部,其在与所述第1轴交叉的第2轴上将所述第2部分与所述第3部分连接起来,
所述振动元件安装于所述第3部分。
4.根据权利要求1或2所述的振动器件,其中,
该振动器件具有盖体,该盖体与所述基座接合成:在该盖体与所述基座之间收纳所述振动元件、所述中继基板和所述电路元件。
5.一种振动器件的制造方法,其特征在于,
该振动器件的制造方法具有如下的工序:
准备在有源面上配置有用于振动元件的频率调整的频率调整用端子的电路元件以及中继基板,在俯视观察所述有源面时所述中继基板的外周边缘小于所述电路元件的外周边缘,将所述振动元件以在俯视观察所述有源面时不与所述频率调整用端子重叠的方式配置于所述有源面上的工序;以及
对所述振动元件所具有的激励电极进行加工来调整所述振动元件的频率的工序,
将所述振动元件配置到所述电路元件的工序包含以下工序:
将所述振动元件配置于所述中继基板的工序;以及
经由连接凸块将所述中继基板安装于所述电路元件的有源面的工序,在俯视观察所述有源面时,所述中继基板不与所述频率调整用端子重叠。
6.根据权利要求5所述的振动器件的制造方法,其中,
在将所述振动元件配置于所述电路元件的工序之前,具有如下的工序:
准备形成有所述振动元件的基板的工序;
对所述激励电极进行加工来调整所述振动元件的频率的工序;以及
使所述振动元件从所述基板脱离的工序。
7.根据权利要求6所述的振动器件的制造方法,其中,
所述振动元件具有:振动基板;第1激励电极,其配置在所述振动基板的一个主面上;以及第2激励电极,其配置在所述振动基板的另一个主面上;
在以配置于所述基板的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序中,对所述第1激励电极进行加工,
在以配置于所述电路元件的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序中,对所述第2激励电极进行加工。
8.根据权利要求5~7中的任意一项所述的振动器件的制造方法,其中,
在以配置于所述电路元件的状态对所述振动元件的频率进行调整的工序之后,具有如下的工序:
将所述电路元件配置于基座的工序;以及
将盖体与所述基座接合成在该盖体与所述基座之间收纳所述电路元件和所述振动元件的工序。
9.一种电子设备,其特征在于,该电子设备具有权利要求1~4中的任意一项所述的振动器件。
10.一种移动体,其特征在于,该移动体具有权利要求1~4中的任意一项所述的振动器件。
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